マイクロリレー
【課題】接点の片当たりが生じないように可動板を安定して支持することができるマイクロリレーを提供する。
【解決手段】可動板１２と基板３０との間には、基板３０上に可動板１２を支持する２つの支点部２２が設けられている。支点部２２を構成する第１の支点部２２１と第２の支点部２２２とは、可動板１２の下面における横方向に沿った中心線上に並んで配置されており、可動板１２がシーソー動作する際の支点となる。可動板１２は、可動接点２１を基板３０上の固定接点３１に接触させた状態で、２つの支点部２２と可動接点２１との３点で基板３０上に支持される。可動接点２１は、第１の支点部２２１までの距離と第２の支点部２２２までの距離とが互いに異なり、且つ、第１の支点部２２１までの距離が２つの支点部２２間の距離よりも大きくなる位置に配置されている。
【解決手段】可動板１２と基板３０との間には、基板３０上に可動板１２を支持する２つの支点部２２が設けられている。支点部２２を構成する第１の支点部２２１と第２の支点部２２２とは、可動板１２の下面における横方向に沿った中心線上に並んで配置されており、可動板１２がシーソー動作する際の支点となる。可動板１２は、可動接点２１を基板３０上の固定接点３１に接触させた状態で、２つの支点部２２と可動接点２１との３点で基板３０上に支持される。可動接点２１は、第１の支点部２２１までの距離と第２の支点部２２２までの距離とが互いに異なり、且つ、第１の支点部２２１までの距離が２つの支点部２２間の距離よりも大きくなる位置に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動板のシーソー動作に伴って接点が開閉するマイクロリレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のマイクロリレーとして、アンカー構造体が固定された基板と、アンカー構造体に保持された両持ち梁状のねじれ弾性部によって弾性支持された可動構造部とを備えた静電リレーが提案されている（たとえば特許文献１参照）。この静電リレーは、ねじれ弾性部を支点として可動構造部をシーソー運動させることにより、可動構造部の両端部に一体に形成された可動接点支持部の基板に対向する面に配置されている可動接点を、基板上に配置された固定接点に接触させる。
【０００３】
この構成では、可動構造体はねじれ弾性部を支点にシーソー運動するので、接点が閉じた（接触した）状態において可動構造体の位置が安定せず、２つのねじれ弾性部が並ぶ方向に可動構造体が傾いて、固定接点に対する可動接点の片当たりを生じる可能性がある。
【０００４】
また、他の構造として、基板上に設けた２つの支持柱上に揺動板を載せ、揺動板を両持ち梁ではなく支持柱によって２箇所で軸支するように構成されたマイクロスイッチも提案されている（たとえば特許文献２参照）。このマイクロスイッチは、支持柱を支点として揺動板を傾けることにより、揺動板の下面に形成された接点電極を、基板上に設けられた信号線電極に接触させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１８７８３号公報
【特許文献２】特開平１１−２６０２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載された構成では、接点が閉じた状態において、揺動板は２つの支持柱によって支持されるとともに、接点電極を基板上の信号線電極に接触させているものの、揺動板の位置が安定せず、揺動板が傾くことにより接点の片当たりを生じる可能性がある。すなわち、この構成では、接点電極は２つの支持柱から等距離にあるので、支持柱と接点電極との間隔を大きく確保しようとすると、２つの支持柱の並ぶ方向と直交する方向における揺動板の寸法が大きくなり、装置全体として大型化してしまう。そのため、限られた装置サイズの上では、支持柱と接点電極との間隔を十分に確保できず、揺動板を安定して支持することが難しい。また、接点電極が２つの支持柱から等距離にあるため、２つの支持柱の並ぶ方向において接点電極を支点に揺動板が傾く可能性もある。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、接点の片当たりが生じないように可動板を安定して支持することができるマイクロリレーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のマイクロリレーは、一表面に固定接点が設けられた基板と、前記基板の前記一表面に沿って配置され、前記固定接点と対向する位置に可動接点が設けられた板状の可動板と、前記基板と前記可動板との間に設けられ前記可動板を前記基板の前記一表面上に支持する２つの支点部と、前記可動接点が前記固定接点に対して接離するように、前記２つの前記支点部を結ぶ直線回りで前記支点部を支点として前記可動板を回転させる駆動装置とを備え、前記可動板は、前記可動接点を前記固定接点に接触させた状態で、第１の支点部および第２の支点部からなる前記２つの前記支点部と前記可動接点との３点で前記基板上に支持され、前記可動接点は、前記可動板における前記基板との対向面において、前記第１の支点部までの距離と前記第２の支点部までの距離とが互いに異なり、且つ、前記第１の支点部までの距離が前記２つの前記支点部間の距離よりも大きくなる位置に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
このマイクロリレーにおいて、前記可動接点は、前記第２の支点部までの距離が前記２つの前記支点部間の距離と同一になる位置に配置されていることが望ましい。
【００１０】
このマイクロリレーにおいて、前記可動板は、前記一表面に沿う平面内で前記２つの支点部を結ぶ直線を対称軸とする線対称に形成されていることがより望ましい。
【００１１】
このマイクロリレーにおいて、前記第１の支点部および前記第２の支点部間を結ぶ線分と、前記第２の支点部および前記可動接点間を結ぶ線分との間の角度が９０度以上となる位置に、前記可動接点が配置されていることがより望ましい。
【００１２】
このマイクロリレーにおいて、前記可動接点は、前記可動板における前記基板との対向面において、前記２つの前記支点部を結ぶ直線を挟んで反対側に位置する第１の可動接点および第２の可動接点からなり、前記固定接点は、前記基板の前記一表面において、前記第１の可動接点に対向する部位に位置する一対の第１の固定接点と、前記第２の可動接点に対向する部位に位置する一対の第２の固定接点とからなり、前記一対の前記第１の固定接点は、前記基板に設けられた共通端子と第１端子との間に接続され、前記第１の可動接点が接触した状態で前記共通端子と前記第１端子との間に導電経路を形成し、前記一対の前記第２の固定接点は、前記基板に設けられた前記共通端子と第２端子との間に接続され、前記第２の可動接点が接触した状態で前記共通端子と前記第２端子との間に導電経路を形成することがより望ましい。
【００１３】
このマイクロリレーにおいて、前記可動接点は、前記可動板における前記基板との対向面において、前記２つの前記支点部を結ぶ直線を挟んで反対側に位置する第１の可動接点および第２の可動接点からなり、前記固定接点は、前記基板の前記一表面において、前記第１の可動接点に対向する部位に位置する一対の第１の固定接点と、前記第２の可動接点に対向する部位に位置する一対の第２の固定接点とからなり、前記一対の前記第１の固定接点は、前記基板に設けられた第１端子と第３端子との間に接続され、前記第１の可動接点が接触した状態で前記第１端子と前記第３端子との間に導電経路を形成し、前記一対の前記第２の固定接点は、前記基板に設けられた第２端子と第４端子との間に接続され、前記第２の可動接点が接触した状態で前記第２端子と前記第４端子との間に導電経路を形成することがより望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、接点の片当たりが生じないように可動板を安定して支持することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係るマイクロリレーを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＹ１−Ｙ１切断面を表す切断部端面図、（ｃ）は（ａ）のＸ１−Ｘ１切断面を表す切断部端面図である。
【図２】実施形態１に係るマイクロリレーを示し、図１（ａ）のＹ１−Ｙ１切断面を表す切断部端面図である。
【図３】実施形態２に係るマイクロリレーを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
本実施形態のマイクロリレー１は、図１に示すように、第１および第２の可動接点２１１，２１２（以下、各々を区別しないときには「可動接点２１」という）が設けられた可動板１２を有する可動板ブロック１０を備えている。ここでは、可動板ブロック１０は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて単結晶シリコンのシリコン基板からなる半導体基板を加工することによって形成されている。
【００１７】
さらに、マイクロリレー１は、可動板１２を移動させる駆動装置として電磁石装置（図示せず）と、可動接点２１と共に接点装置を構成する第１および第２の固定接点３１１，３１２（以下、各々を区別しないときには「固定接点３１」という）とを備えている。マイクロリレー１は、電磁石装置にて可動板１２を移動させることによって可動接点２１が固定接点３１に対して接離する。以下では、図１（ａ）において、マイクロリレー１の長手方向となる左右方向を「横方向」、マイクロリレー１の短手方向となる上下方向を「縦方向」とし、図１（ａ）の左右を左右として説明するが、マイクロリレー１の使用時の向きを限定する趣旨ではない。
【００１８】
可動板ブロック１０は、外周形状が略同一である板状の基板３０とカバー（図示せず）との間に挟み込まれることにより、基板３０およびカバーと共に直方体状のケース（図示せず）を構成する。基板３０およびカバーは耐熱ガラスのような絶縁材料を用いて形成されている。可動板ブロック１０、基板３０、カバーの外周形状は、いずれも横方向に長い長方形状である。基板３０およびカバーの各々は、可動板ブロック１０の一部を構成する後述のフレーム１１に対して接合される。
【００１９】
基板３０は、後述するアマチュア１４に対応する位置に、厚み方向に貫通する収納孔が形成され、収納孔の可動板ブロック１０側の開口面がシリコン薄板またはガラス薄板からなる蓋板３２にて塞がれている。収納孔の内周面と蓋板３２とにより囲まれた空間は、電磁石装置が収納される収納室３３を構成する。収納室３３は、蓋板３２から離れるほど断面積が徐々に広がるように内側面がテーパ状に形成されており、開口面から電磁石装置が収納され易い形状とされている。
【００２０】
また、基板３０は、厚み方向における可動板ブロック１０側の一表面（以下、「上面」という）３００に、導電性材料からなる導電パターン３４が形成されている。基板３０には、縦方向の中央部に共通端子３５０が形成され、縦方向の各端部に第１端子３５１、第２端子３５２が形成されている。共通端子３５０、第１端子３５１、第２端子３５２は、いずれも基板３０を厚み方向に貫通し内周面に導電膜が形成されたスルーホールからなる。導電パターン３４は、共通端子３５０、第１端子３５１、第２端子３５２と電気的に接続され、共通端子３５０−第１端子３５１間、および共通端子３５０−第２端子３５２間の各々に導電経路を形成するように基板３０の上面３００に引き回されている。
【００２１】
ここで、共通端子３５０−第１端子３５１間の導電パターン３４は、図２に示すように、一対の第１の固定接点３１１を含んでおり、第１の固定接点３１１間が非導通の状態では、この固定接点３１１にて共通端子３５０−第１端子３５１間の導電経路が分断される。一対の第１の固定接点３１１は、第１の可動接点２１１が接触した状態で、第１の可動接点２１１を介して電気的に接続されることとなり、共通端子３５０−第１端子３５１間を導通させる。同様に、共通端子３５０−第２端子３５２間の導電パターン３４は、一対の第２の固定接点３１２を含んでおり、第２の固定接点３１２に第２の可動接点２１２が接触した状態で、共通端子３５０−第２端子３５２間を導通させる。したがって、共通端子３５０−第１端子３５１間は、固定接点３１１と可動接点２１１との開閉によって導通・非導通が切り替わり、共通端子３５０−第２端子３５２間は、固定接点３１２と可動接点２１２との開閉によって導通・非導通が切り替わる。
【００２２】
さらに詳しく説明すると、本実施形態では、共通端子３５０が基板３０の横方向の右端寄りの位置に配置され、第１端子３５１、第２端子３５２はいずれも基板３０の横方向の略中央に配置されている。第１の固定接点３１１は、横方向において共通端子３５０と第１端子３５１との略中間に配置され、第２の固定接点３１２は、横方向において共通端子３５０と第２端子３５２との略中間に配置されている。第１の固定接点３１１と第１端子３５１とは横方向に並ぶように縦方向の位置が揃えられており、第２の固定接点３１２と第２端子３５２とは横方向に並ぶように縦方向の位置が揃えられている。導体パターン３４は、共通端子３５０を通る基板３の横方向に沿った中心線を対称軸とする線対称に形成されている。
【００２３】
可動板ブロック１０は、図１に示すように、矩形枠状のフレーム１１と、フレーム１１の内側に配置された板状の可動板１２とを有している。フレーム１１は、厚み方向の一面に基板３０が接合され、他面にカバーが接合されることにより、基板３０およびカバーと共にケースを構成する。
【００２４】
可動板１２は、後述する支持ばね１３１，１３２，１３３，１３４（以下、各々を区別しないときには「支持ばね１３」という）を介してフレーム１１に連結されることにより、フレーム１１に支持されている。可動板１２は、板面が略正三角形状に形成された主板部１２０と、主板部１２０の各頂点に対応する位置に主板部１２０と連続一体に形成された板面円形状の３つの円形部１２１，１２２，１２３とを有している。この可動板１２は、第１の円形部１２１が横方向に沿った中心線上に位置し、且つこの中心線を対称軸として線対称となるようにフレーム１１に支持されている。
【００２５】
ここで、第２の円形部１２２は基板３０の第１の固定接点３１１に対応する位置に配置され、第３の円形部１２３は基板３０の第２の固定接点３１２に対応する位置に配置されている。第２の円形部１２２には基板３０に向けて突出する接点台１２４が一体に形成され、接点台１２４の先端面に導電性材料からなる第１の可動接点２１１が設けられている。第３の円形部１２３には基板３０に向けて突出する接点台１２５が一体に形成され、接点台１２５の先端面に導電性材料からなる第２の可動接点２１２が設けられている。
【００２６】
第１の支持ばね１３１および第２の支持ばね１３２は、可動板１２の横方向に沿った中心線上で、可動板１２の横方向の各端部をフレーム１１に対して連結する。ここでは、第１の支持ばね１３１は、可動板１２の左端部となる第１の円形部１２１とフレーム１１とを連結し、第２の支持ばね１３２は、主板部１２０の右端部とフレーム１１とを連結する。各支持ばね１３１，１３２のうち可動板１２およびフレーム１１につながる部位は、いずれも可動板１２の横方向に沿った中心線上に位置する。各支持ばね１３１，１３２は、可動板１２とフレーム１１との間において、基板３０に沿う面内で縦方向に往復するように蛇行した形に形成されている。
【００２７】
さらに、第３の支持ばね１３３は、主板部１２０の頂点のうち第２の円形部１２２に対応する頂点とその対辺とを結ぶ直線上で、可動板１２とフレーム１１とを連結する。第４の支持ばね１３４は、主板部１２０の頂点のうち第３の円形部１２３に対応する頂点とその対辺とを結ぶ直線上で、可動板１２とフレーム１１とを連結する。第３の支持ばね１３３および第４の支持ばね１３４は、第１の支持ばね１３１および第２の支持ばね１３２と同様に、可動板１２とフレーム１１との間において基板３０に沿う面内で蛇行した形に形成されている。
【００２８】
本実施形態では、主板部１２０とフレーム１１とのうち第３の支持ばね１３３で連結された面同士が互いに平行し、且つ主板部１２０とフレーム１１とのうち第４の支持ばね１３４で連結された面同士が互いに平行するように、フレーム１１が構成されている。つまり、フレーム１１は、第３の支持ばね１３３および第４の支持ばね１３４と連結される各面が、開口部の寸法を左方ほど狭めるように傾斜した傾斜面１１３，１１４にて構成されている。
【００２９】
この構成により、可動板１２は、横方向に沿った中心線を中心に回転することにより、第１の可動接点２１１を第１の固定接点３１１に接触させる第１の位置と、第２の可動接点２１２を第２の固定接点３１２に接触させる第２の位置との間でシーソー動作する。可動板１２がシーソー動作して基板３０に平行な平衡位置から傾くと、各支持ばね１３は変形することにより平衡位置に復帰する復帰力を可動板１２に作用させる。また、各支持ばね１３は蛇行した形に形成されることにより十分な長さを確保しているから、可動板１２がシーソー動作する際に各支持ばね１３に生じる応力を分散させることができ、支持ばね１３の破損を防止することができる。
【００３０】
可動板１２の動作の詳細については後述するが、このような可動板１２のシーソー動作によって、固定接点３１と可動接点２１とからなる接点装置が開閉する。このとき、一対の第１の固定接点３１１に第１の可動接点２１１が接触した状態で、共通端子３５０−第１端子３５１間が導通し、一対の第２の固定接点３１２に第２の可動接点２１２が接触した状態で、共通端子３５０−第２端子３５２間が導通する。つまり、本実施形態のマイクロリレー１は、共通端子３５０を第１端子３５１と第２端子３５２とのいずれかに接続する１入力２出力の所謂ｃ接点のリレーである。なお、接点台１２４，１２５は、可動板１２が平衡位置にある状態で両固定接点３１と両可動接点２１との間に所定のギャップが確保されるように、円形部１２２，１２３からの高さ寸法が設定される。
【００３１】
また、可動板１２の厚み方向における基板３０と対向する面（以下、「下面」という）には、磁性体材料からなる板状のアマチュア１４が取り付けられている。アマチュア１４は、たとえば軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイ、４２アロイ、パーメンジュールなどからなり、電磁石装置で発生する磁束を通す磁路を形成し、電磁石装置と共に可動板１２をシーソー動作させる駆動装置を構成する。
【００３２】
具体的には、アマチュア１４は、板面が縦方向に長い長方形状に形成され、主板部１２０のうち第２の円形部１２２と第３の円形部１２３とを結ぶ直線上となる位置に配置されている。アマチュア１４は、縦方向に沿った中心線が、第２の円形部１２２の中心および第３の円形部１２３の中心を通り、且つ横方向に沿った中心線が、第１の円形部１２１の中心を通るように位置決めされる。なお、主板部１２０は、アマチュア１４がはみ出さないように、第２の円形部１２２と第３の円形部１２３とを結ぶ一辺から右方に拡幅された形に形成されている。
【００３３】
可動板１２には厚み方向に貫通する結合孔（図示せず）が形成されており、可動板１２の厚み方向におけるカバー側の面（以下、「上面」という）には、結合孔を通してアマチュア１４と接合される接合部材１５が設けられる。アマチュア１４は接合部材１５との間に可動板１２の一部を挟み込むことにより、可動板１２に対して固定される。
【００３４】
なお、可動板１２のシーソー動作が妨げられないように、可動板１２は、フレーム１１よりも薄く、且つアマチュア１４と基板（蓋板３２）３０との間に十分なギャップを確保できる厚み寸法に設定されている。また、カバーは、可動板１２との対向面に可動板１２との干渉を回避するための逃し凹所（図示せず）が形成されている。
【００３５】
電磁石装置は、コイルが巻回される中央片と、中央片の長手方向の各端部から同じ向きに突出する一対の脚片とからなるコ字状のヨーク（図示せず）を有し、各脚片の先端を蓋板３２側に向けて収納室３３に収納される。さらに、本実施形態では、電磁石装置は、中央片の長手方向の中央部の脚片と同じ側に配置された永久磁石（図示せず）を有している。この電磁石装置は、一方の脚片がアマチュア１４の縦方向の一端部に蓋板３２を挟んで対向し、他方の脚片がアマチュア１４の縦方向の他端部に蓋板３２を挟んで対向するように位置決めされている。
【００３６】
これにより、電磁石装置は、コイルの通電方向に応じていずれかの脚片にアマチュア１４を吸引し、可動板１２を傾ける。このとき、可動板１２は横方向に沿った中心線回りで回転し、第１の位置あるいは第２の位置に移動する。なお、本実施形態では電磁石装置が永久磁石を有しているので、コイルへの通電が停止しても、永久磁石とアマチュア１４とヨークとからなる閉磁路を通る磁束により、可動板１２の姿勢は維持される。つまり、本実施形態のマイクロリレー１は、共通端子３５０−第１端子３５１間と、共通端子３５０−第２端子３５２間とを交互に開閉させるラッチング型のリレーを構成する。ただし、マイクロリレー１は、ラッチング型のリレーに限らず、永久磁石は省略されていてもよい。
【００３７】
ところで、本実施形態のマイクロリレー１においては、可動板１２と基板３０との間に、基板３０の上面３００上に可動板１２を支持する２つの支点部２２１，２２２（以下、各々を区別しないときには「支点部２２」という）が設けられている。
【００３８】
支点部２２は、基板３０の上面３００に沿う断面が円形となる円柱状に形成されており、図１（ｃ）に示すように基板３０の上面３００に固定されている。ここで、第１の支点部２２１と第２の支点部２２２とは、可動板１２の下面における横方向に沿った中心線上に並んで配置されており、可動板１２が回転（シーソー動作）する際の支点となる。
【００３９】
これら第１の支点部２２１および第２の支点部２２２は、可動板１２の下面に設けられている第１の可動接点２１１、第２の可動接点２１２とは、基板３０の上面３００に沿う平面内で次のような位置関係にある。まず、第１の支点部２２１−第１の可動接点２１１間の距離Ｌ１１と、第２の支点部２２２−第１の可動接点２１１間の距離Ｌ２１とは互いに異なる（Ｌ１１≠Ｌ２１）。さらに、第１の支点部２２１−第１の可動接点２１１間の距離Ｌ１１は、両支点部２２１，２２２間の距離Ｌ０より大きい（Ｌ１１＞Ｌ０）。また、第２の可動接点２１２についても同様に、第１の支点部２２１−第２の可動接点２１２間の距離Ｌ１２と、第２の支点部２２２−第２の可動接点２１２間の距離Ｌ２２とは互いに異なる（Ｌ１２≠Ｌ２２）。さらに、第１の支点部２２１−第２の可動接点２１２間の距離Ｌ１２は、両支点部２２１，２２２間の距離Ｌ０より大きい（Ｌ１２＞Ｌ０）。
【００４０】
具体的に説明すると、第１の支点部２２１は第１の円形部１２１の下面に固定されており、第２の支点部２２２は主板部１２０の下面のうち第１〜第３の円形部１２１〜１２３を通る仮想円の中心となる位置に固定されている。つまり、第２の支点部２２２は、略正三角形状の主板部１２０の重心近傍に配置されている。したがって、第２の支点部２２２は、第１の円形部１２１に設けられた第１の支点部２２１と、第２の円形部１２２に設けられた第１の可動接点２１１と、第３の円形部１２３に設けられた第２の可動接点２１２とから略等距離に位置することになる。
【００４１】
言い換えれば、２つの支点部２２と第１の可動接点２１１とは、第２の支点部２２２を頂角とする二等辺三角形の各頂点に位置しており、第２の支点部２２２から等距離の位置に、第１の支点部２２１および第１の可動接点２１１が位置する（Ｌ０＝Ｌ２１）。同様に、２つの支点部２２と第２の可動接点２１２とは、第２の支点部２２２を頂角とする二等辺三角形の各頂点に位置しており、第２の支点部２２２から等距離の位置に、第１の支点部２２１および第２の可動接点２１２が位置する（Ｌ０＝Ｌ２２）。
【００４２】
ここで、両支点部２２および第１の可動接点２１１を頂点とする二等辺三角形の頂角の角度、つまり第１の支点部２２１−第２の支点部２２２間を結ぶ線分と、第２の支点部２２２−第１の可動接点２１１間を結ぶ線分との間の角度は９０度以上の鈍角である。また、両支点部２２および第２の可動接点２１２を頂点とする二等辺三角形の頂角の角度、つまり第１の支点部２２１−第２の支点部２２２間を結ぶ線分と、第２の支点部２２２−第２の可動接点２１２間を結ぶ線分との間の角度も９０度以上の鈍角である。本実施形態では、これらの二等辺三角形の頂角の角度は１２０度である。
【００４３】
さらに、支点部２２は、高さ寸法が基板３０の上面３００と主板部１２０の下面との間の間隔と同一であり、基板３０側の端面を基板３０の上面３００に当接させ、可動板１２側の端面を可動板１２の下面に当接させる。支点部２２は、可動板１２と基板３０との少なくとも一方に結合されていればよく、可動板１２と基板３０との両方に対して結合されていてもよい。なお、支点部２２は可動板１２あるいは基板３０と連続一体であってもよい。
【００４４】
このような位置に支点部２２が設けられたことにより、可動板１２は、第１および第２の両支点部２２１，２２２を支点として、横方向に沿った中心線回りでシーソー動作する。厳密には、可動板１２は、下面が支点部２２によって支持されているので、下面における横方向に沿った中心線回りでシーソー動作する。つまり、支点部２２は、可動板１２が平衡位置と第１の位置と第２の位置とのいずれの位置にある状態でも可動板１２を基板３０上に支持し、可動板１２のシーソー動作の支点として機能する。
【００４５】
次に、本実施形態のマイクロリレー１の可動板１２の詳細な動作について説明する。
【００４６】
可動板１２は、駆動装置によって駆動され、横方向に沿った中心線を中心に回転することにより、第１の位置と第２の位置との間でシーソー動作する。可動板１２は、このシーソー動作により、下面に設けられている可動接点２１を基板３０に設けられている固定接点３１に接離させる。そのため、可動板１２が第１の位置と第２の位置との中間である平衡位置にある状態では、第１の可動接点２１１と第２の可動接点２１２とはいずれも固定接点３１から離れており、可動板１２は２つの支点部２２のみによって基板３０上に支持される。
【００４７】
一方、可動板１２が第１の位置にあるときには、第１の可動接点２１１が第１の固定接点３１１に接触するので、可動板１２は２つの支点部２２と第１の可動接点２１１との３点で基板３０上に支持される。このように可動板１２が２つの支点部２２と第１の可動接点２１１との３点で基板３０上に支持された状態では、基板３０に対する可動板１２の傾きはこれら３点で定められる。ここで、第１の支点部２２１と第２の支点部２２２と第１の可動接点２１１との位置関係は、上述したように「Ｌ１１≠Ｌ２１」且つ「Ｌ１１＞Ｌ０」となる位置関係にあるので、可動板１２は安定して支持される。
【００４８】
すなわち、２つの支点部２２と第１の可動接点２１１とは、第１の支点部２２１−第１の可動接点２１１間の距離Ｌ１１が最長で、且つ第１の可動接点２１１から各支点部２２１，２２２までの距離Ｌ１１，Ｌ２１が互いに異なる三角形の頂点に位置している。可動板１２を支持する３点がこのように配置されることにより、第１の支点部２２１−第１の可動接点２１１間の間隔を大きく確保して可動板１２を安定して支持可能としながらも、縦方向の可動板１２の寸法を小さく抑えることができる。しかも、第１の可動接点２１１は一方の支点部（第２の支点部２２２）寄りに位置するので、第１の可動接点２１１を支点に可動板１２が横方向（支点部２２が並ぶ方向）に傾くことも抑制できる。
【００４９】
特に、本実施形態では、第２の支点部２２２から等距離の位置に、第１の支点部２２１および第１の可動接点２１１が位置するので、第２の支点部２２２を中心に２つの支点部２２と第１の可動接点２１１とで可動板１２をバランスよく支持できる利点がある。
【００５０】
また、可動板１２を支持する３点を頂点とした二等辺三角形の頂角の角度、つまり第２の支点部２２２に対応する頂角の角度は９０度以上、ここでは１２０度の鈍角である。そのため、第１の可動接点２１１は、横方向においては第１の支点部２２１、第２の支点部２２２との間の領域の外（第２の支点部２２２よりも右側）に位置することとなり、２つの支点部２２と共に可動板１２を特に横方向において安定して支持できる。
【００５１】
また、可動板１２が第２の位置にあるときには、第２の可動接点２１２が第２の固定接点３１２に接触するので、可動板１２は２つの支点部２２と第２の可動接点２１２との３点で基板上に支持される。このように可動板１２が２つの支点部２２と第２の可動接点２１２との３点で基板３０上に支持された状態では、基板３０に対する可動板１２の傾きはこれら３点で定められる。ここで、第１の支点部２２１と第２の支点部２２２と第２の可動接点２１２との位置関係は、上述したように「Ｌ１２≠Ｌ２２」且つ「Ｌ１２＞Ｌ０」となる位置関係にあるので、第２の位置においても第１の位置と同様に可動板１２は安定して支持される。
【００５２】
なお、平衡位置と第１の位置と第２の位置とのいずれの状態でも、可動板１２は支持ばね１３によってフレーム１１に支持されているが、支持ばね１３は可撓性を有するので、支持ばね１３のみでは可動板１２の位置は定まらない。つまり、可動板１２が支点部２２や可動接点２１によって基板３０上に支持されて始めて可動板１２の位置は定まることになる。
【００５３】
以上説明した本実施形態のマイクロリレー１によれば、可動板１２は２つの支点部２２を支点にシーソー動作し、可動接点２１を固定接点３１に接触させる位置においては、２つの支点部２２と可動接点２１との３点で基板３０上に安定して支持される。したがって、可動板１２は、可動接点２１を固定接点３１に接触させる位置において、シーソー動作の軸とは異なる軸回りで傾くことが抑制され、固定接点３１に対する可動接点２１の片当たりの発生を抑制できる。結果的に、可動接点２１は固定接点３１に対して安定して同じ面で接触することができ、接点の接触信頼性が向上するという利点がある。
【００５４】
なお、本実施形態のマイクロリレーは、駆動装置として電磁石装置を用いた電磁駆動型のリレーであるが、この構成に限らず、たとえば対向する電極間に駆動電圧を印加したときに生じる静電引力により可動板１２を駆動する静電駆動型のリレーであってもよい。
【００５５】
（実施形態２）
本実施形態のマイクロリレー１は、図３に示すように、基板３０に形成されている第１端子３５１と第３端子３５３との間、第２端子３５２と第４端子３５４との間を交互に導通させるように構成されている点が実施形態１のマイクロリレー１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００５６】
本実施形態では、実施形態１のマイクロリレー１の共通端子３５０に代えて、基板３０を厚み方向に貫通し内周面に導電膜が形成されたスルーホールからなる第３端子３５３および第４端子３５４が基板３０に形成されている。第３端子３５３と第４端子３５４とは、基板３０の横方向の右端寄りの位置に配置され、縦方向に並ぶように横方向の位置が揃えられている。さらに、第１端子３５１と第３端子３５３とは横方向に並ぶように縦方向の位置が揃えられており、第２端子３５２と第４端子３５４とは横方向に並ぶように縦方向の位置が揃えられている。
【００５７】
導体パターン３４は、第１端子３５１−第３端子３５３間、および第２端子３５２−第４端子３５４間の各々に独立した導電経路を形成するように基板３０の上面３００に引き回されている。第１端子３５１−第３端子３５３間の導電パターン３４は、一対の第１の固定接点３１１を含んでおり、第１の固定接点３１１間が非導通の状態では、第１端子３５１−第３端子３５３間の導電経路が分断される。また、第２端子３５２−第４端子３５４間の導体パターン３４は、一対の第２の固定接点３１２を含んでおり、第２の固定接点３１２間が非導通の状態では、第２端子３５２−第４端子３５４間の導電経路が分断される。
【００５８】
以上説明した本実施形態のマイクロリレー１によれば、一対の第１の固定接点３１１に第１の可動接点２１１が接触した状態で、第１端子３５１−第３端子３５３間が導通し、一対の第２の固定接点３１２に第２の可動接点２１２が接触した状態で、第２端子３５２−第４端子３５４間が導通する。つまり、本実施形態のマイクロリレー１は、可動板１２のシーソー動作に伴い、互いに独立した第１端子３５１−第３端子３５３間と、第２端子３５２−第４端子３５４間とを交互に切り替えて接続する２入力２出力のリレーを構成する。
【符号の説明】
【００５９】
１ マイクロリレー
１２ 可動板
２１，２１１，２１２ 可動接点
２２ 支点部
３０ 基板
３１，３１１，３１２ 固定接点
２２１ 第１の支点部
２２２ 第２の支点部
３００ 上面（一表面）
３５０ 共通端子
３５１ 第１端子
３５２ 第２端子
３５３ 第３端子
３５４ 第４端子
Ｌ０，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２ 距離
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動板のシーソー動作に伴って接点が開閉するマイクロリレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のマイクロリレーとして、アンカー構造体が固定された基板と、アンカー構造体に保持された両持ち梁状のねじれ弾性部によって弾性支持された可動構造部とを備えた静電リレーが提案されている（たとえば特許文献１参照）。この静電リレーは、ねじれ弾性部を支点として可動構造部をシーソー運動させることにより、可動構造部の両端部に一体に形成された可動接点支持部の基板に対向する面に配置されている可動接点を、基板上に配置された固定接点に接触させる。
【０００３】
この構成では、可動構造体はねじれ弾性部を支点にシーソー運動するので、接点が閉じた（接触した）状態において可動構造体の位置が安定せず、２つのねじれ弾性部が並ぶ方向に可動構造体が傾いて、固定接点に対する可動接点の片当たりを生じる可能性がある。
【０００４】
また、他の構造として、基板上に設けた２つの支持柱上に揺動板を載せ、揺動板を両持ち梁ではなく支持柱によって２箇所で軸支するように構成されたマイクロスイッチも提案されている（たとえば特許文献２参照）。このマイクロスイッチは、支持柱を支点として揺動板を傾けることにより、揺動板の下面に形成された接点電極を、基板上に設けられた信号線電極に接触させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１８７８３号公報
【特許文献２】特開平１１−２６０２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載された構成では、接点が閉じた状態において、揺動板は２つの支持柱によって支持されるとともに、接点電極を基板上の信号線電極に接触させているものの、揺動板の位置が安定せず、揺動板が傾くことにより接点の片当たりを生じる可能性がある。すなわち、この構成では、接点電極は２つの支持柱から等距離にあるので、支持柱と接点電極との間隔を大きく確保しようとすると、２つの支持柱の並ぶ方向と直交する方向における揺動板の寸法が大きくなり、装置全体として大型化してしまう。そのため、限られた装置サイズの上では、支持柱と接点電極との間隔を十分に確保できず、揺動板を安定して支持することが難しい。また、接点電極が２つの支持柱から等距離にあるため、２つの支持柱の並ぶ方向において接点電極を支点に揺動板が傾く可能性もある。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、接点の片当たりが生じないように可動板を安定して支持することができるマイクロリレーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のマイクロリレーは、一表面に固定接点が設けられた基板と、前記基板の前記一表面に沿って配置され、前記固定接点と対向する位置に可動接点が設けられた板状の可動板と、前記基板と前記可動板との間に設けられ前記可動板を前記基板の前記一表面上に支持する２つの支点部と、前記可動接点が前記固定接点に対して接離するように、前記２つの前記支点部を結ぶ直線回りで前記支点部を支点として前記可動板を回転させる駆動装置とを備え、前記可動板は、前記可動接点を前記固定接点に接触させた状態で、第１の支点部および第２の支点部からなる前記２つの前記支点部と前記可動接点との３点で前記基板上に支持され、前記可動接点は、前記可動板における前記基板との対向面において、前記第１の支点部までの距離と前記第２の支点部までの距離とが互いに異なり、且つ、前記第１の支点部までの距離が前記２つの前記支点部間の距離よりも大きくなる位置に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
このマイクロリレーにおいて、前記可動接点は、前記第２の支点部までの距離が前記２つの前記支点部間の距離と同一になる位置に配置されていることが望ましい。
【００１０】
このマイクロリレーにおいて、前記可動板は、前記一表面に沿う平面内で前記２つの支点部を結ぶ直線を対称軸とする線対称に形成されていることがより望ましい。
【００１１】
このマイクロリレーにおいて、前記第１の支点部および前記第２の支点部間を結ぶ線分と、前記第２の支点部および前記可動接点間を結ぶ線分との間の角度が９０度以上となる位置に、前記可動接点が配置されていることがより望ましい。
【００１２】
このマイクロリレーにおいて、前記可動接点は、前記可動板における前記基板との対向面において、前記２つの前記支点部を結ぶ直線を挟んで反対側に位置する第１の可動接点および第２の可動接点からなり、前記固定接点は、前記基板の前記一表面において、前記第１の可動接点に対向する部位に位置する一対の第１の固定接点と、前記第２の可動接点に対向する部位に位置する一対の第２の固定接点とからなり、前記一対の前記第１の固定接点は、前記基板に設けられた共通端子と第１端子との間に接続され、前記第１の可動接点が接触した状態で前記共通端子と前記第１端子との間に導電経路を形成し、前記一対の前記第２の固定接点は、前記基板に設けられた前記共通端子と第２端子との間に接続され、前記第２の可動接点が接触した状態で前記共通端子と前記第２端子との間に導電経路を形成することがより望ましい。
【００１３】
このマイクロリレーにおいて、前記可動接点は、前記可動板における前記基板との対向面において、前記２つの前記支点部を結ぶ直線を挟んで反対側に位置する第１の可動接点および第２の可動接点からなり、前記固定接点は、前記基板の前記一表面において、前記第１の可動接点に対向する部位に位置する一対の第１の固定接点と、前記第２の可動接点に対向する部位に位置する一対の第２の固定接点とからなり、前記一対の前記第１の固定接点は、前記基板に設けられた第１端子と第３端子との間に接続され、前記第１の可動接点が接触した状態で前記第１端子と前記第３端子との間に導電経路を形成し、前記一対の前記第２の固定接点は、前記基板に設けられた第２端子と第４端子との間に接続され、前記第２の可動接点が接触した状態で前記第２端子と前記第４端子との間に導電経路を形成することがより望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、接点の片当たりが生じないように可動板を安定して支持することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係るマイクロリレーを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＹ１−Ｙ１切断面を表す切断部端面図、（ｃ）は（ａ）のＸ１−Ｘ１切断面を表す切断部端面図である。
【図２】実施形態１に係るマイクロリレーを示し、図１（ａ）のＹ１−Ｙ１切断面を表す切断部端面図である。
【図３】実施形態２に係るマイクロリレーを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
本実施形態のマイクロリレー１は、図１に示すように、第１および第２の可動接点２１１，２１２（以下、各々を区別しないときには「可動接点２１」という）が設けられた可動板１２を有する可動板ブロック１０を備えている。ここでは、可動板ブロック１０は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて単結晶シリコンのシリコン基板からなる半導体基板を加工することによって形成されている。
【００１７】
さらに、マイクロリレー１は、可動板１２を移動させる駆動装置として電磁石装置（図示せず）と、可動接点２１と共に接点装置を構成する第１および第２の固定接点３１１，３１２（以下、各々を区別しないときには「固定接点３１」という）とを備えている。マイクロリレー１は、電磁石装置にて可動板１２を移動させることによって可動接点２１が固定接点３１に対して接離する。以下では、図１（ａ）において、マイクロリレー１の長手方向となる左右方向を「横方向」、マイクロリレー１の短手方向となる上下方向を「縦方向」とし、図１（ａ）の左右を左右として説明するが、マイクロリレー１の使用時の向きを限定する趣旨ではない。
【００１８】
可動板ブロック１０は、外周形状が略同一である板状の基板３０とカバー（図示せず）との間に挟み込まれることにより、基板３０およびカバーと共に直方体状のケース（図示せず）を構成する。基板３０およびカバーは耐熱ガラスのような絶縁材料を用いて形成されている。可動板ブロック１０、基板３０、カバーの外周形状は、いずれも横方向に長い長方形状である。基板３０およびカバーの各々は、可動板ブロック１０の一部を構成する後述のフレーム１１に対して接合される。
【００１９】
基板３０は、後述するアマチュア１４に対応する位置に、厚み方向に貫通する収納孔が形成され、収納孔の可動板ブロック１０側の開口面がシリコン薄板またはガラス薄板からなる蓋板３２にて塞がれている。収納孔の内周面と蓋板３２とにより囲まれた空間は、電磁石装置が収納される収納室３３を構成する。収納室３３は、蓋板３２から離れるほど断面積が徐々に広がるように内側面がテーパ状に形成されており、開口面から電磁石装置が収納され易い形状とされている。
【００２０】
また、基板３０は、厚み方向における可動板ブロック１０側の一表面（以下、「上面」という）３００に、導電性材料からなる導電パターン３４が形成されている。基板３０には、縦方向の中央部に共通端子３５０が形成され、縦方向の各端部に第１端子３５１、第２端子３５２が形成されている。共通端子３５０、第１端子３５１、第２端子３５２は、いずれも基板３０を厚み方向に貫通し内周面に導電膜が形成されたスルーホールからなる。導電パターン３４は、共通端子３５０、第１端子３５１、第２端子３５２と電気的に接続され、共通端子３５０−第１端子３５１間、および共通端子３５０−第２端子３５２間の各々に導電経路を形成するように基板３０の上面３００に引き回されている。
【００２１】
ここで、共通端子３５０−第１端子３５１間の導電パターン３４は、図２に示すように、一対の第１の固定接点３１１を含んでおり、第１の固定接点３１１間が非導通の状態では、この固定接点３１１にて共通端子３５０−第１端子３５１間の導電経路が分断される。一対の第１の固定接点３１１は、第１の可動接点２１１が接触した状態で、第１の可動接点２１１を介して電気的に接続されることとなり、共通端子３５０−第１端子３５１間を導通させる。同様に、共通端子３５０−第２端子３５２間の導電パターン３４は、一対の第２の固定接点３１２を含んでおり、第２の固定接点３１２に第２の可動接点２１２が接触した状態で、共通端子３５０−第２端子３５２間を導通させる。したがって、共通端子３５０−第１端子３５１間は、固定接点３１１と可動接点２１１との開閉によって導通・非導通が切り替わり、共通端子３５０−第２端子３５２間は、固定接点３１２と可動接点２１２との開閉によって導通・非導通が切り替わる。
【００２２】
さらに詳しく説明すると、本実施形態では、共通端子３５０が基板３０の横方向の右端寄りの位置に配置され、第１端子３５１、第２端子３５２はいずれも基板３０の横方向の略中央に配置されている。第１の固定接点３１１は、横方向において共通端子３５０と第１端子３５１との略中間に配置され、第２の固定接点３１２は、横方向において共通端子３５０と第２端子３５２との略中間に配置されている。第１の固定接点３１１と第１端子３５１とは横方向に並ぶように縦方向の位置が揃えられており、第２の固定接点３１２と第２端子３５２とは横方向に並ぶように縦方向の位置が揃えられている。導体パターン３４は、共通端子３５０を通る基板３の横方向に沿った中心線を対称軸とする線対称に形成されている。
【００２３】
可動板ブロック１０は、図１に示すように、矩形枠状のフレーム１１と、フレーム１１の内側に配置された板状の可動板１２とを有している。フレーム１１は、厚み方向の一面に基板３０が接合され、他面にカバーが接合されることにより、基板３０およびカバーと共にケースを構成する。
【００２４】
可動板１２は、後述する支持ばね１３１，１３２，１３３，１３４（以下、各々を区別しないときには「支持ばね１３」という）を介してフレーム１１に連結されることにより、フレーム１１に支持されている。可動板１２は、板面が略正三角形状に形成された主板部１２０と、主板部１２０の各頂点に対応する位置に主板部１２０と連続一体に形成された板面円形状の３つの円形部１２１，１２２，１２３とを有している。この可動板１２は、第１の円形部１２１が横方向に沿った中心線上に位置し、且つこの中心線を対称軸として線対称となるようにフレーム１１に支持されている。
【００２５】
ここで、第２の円形部１２２は基板３０の第１の固定接点３１１に対応する位置に配置され、第３の円形部１２３は基板３０の第２の固定接点３１２に対応する位置に配置されている。第２の円形部１２２には基板３０に向けて突出する接点台１２４が一体に形成され、接点台１２４の先端面に導電性材料からなる第１の可動接点２１１が設けられている。第３の円形部１２３には基板３０に向けて突出する接点台１２５が一体に形成され、接点台１２５の先端面に導電性材料からなる第２の可動接点２１２が設けられている。
【００２６】
第１の支持ばね１３１および第２の支持ばね１３２は、可動板１２の横方向に沿った中心線上で、可動板１２の横方向の各端部をフレーム１１に対して連結する。ここでは、第１の支持ばね１３１は、可動板１２の左端部となる第１の円形部１２１とフレーム１１とを連結し、第２の支持ばね１３２は、主板部１２０の右端部とフレーム１１とを連結する。各支持ばね１３１，１３２のうち可動板１２およびフレーム１１につながる部位は、いずれも可動板１２の横方向に沿った中心線上に位置する。各支持ばね１３１，１３２は、可動板１２とフレーム１１との間において、基板３０に沿う面内で縦方向に往復するように蛇行した形に形成されている。
【００２７】
さらに、第３の支持ばね１３３は、主板部１２０の頂点のうち第２の円形部１２２に対応する頂点とその対辺とを結ぶ直線上で、可動板１２とフレーム１１とを連結する。第４の支持ばね１３４は、主板部１２０の頂点のうち第３の円形部１２３に対応する頂点とその対辺とを結ぶ直線上で、可動板１２とフレーム１１とを連結する。第３の支持ばね１３３および第４の支持ばね１３４は、第１の支持ばね１３１および第２の支持ばね１３２と同様に、可動板１２とフレーム１１との間において基板３０に沿う面内で蛇行した形に形成されている。
【００２８】
本実施形態では、主板部１２０とフレーム１１とのうち第３の支持ばね１３３で連結された面同士が互いに平行し、且つ主板部１２０とフレーム１１とのうち第４の支持ばね１３４で連結された面同士が互いに平行するように、フレーム１１が構成されている。つまり、フレーム１１は、第３の支持ばね１３３および第４の支持ばね１３４と連結される各面が、開口部の寸法を左方ほど狭めるように傾斜した傾斜面１１３，１１４にて構成されている。
【００２９】
この構成により、可動板１２は、横方向に沿った中心線を中心に回転することにより、第１の可動接点２１１を第１の固定接点３１１に接触させる第１の位置と、第２の可動接点２１２を第２の固定接点３１２に接触させる第２の位置との間でシーソー動作する。可動板１２がシーソー動作して基板３０に平行な平衡位置から傾くと、各支持ばね１３は変形することにより平衡位置に復帰する復帰力を可動板１２に作用させる。また、各支持ばね１３は蛇行した形に形成されることにより十分な長さを確保しているから、可動板１２がシーソー動作する際に各支持ばね１３に生じる応力を分散させることができ、支持ばね１３の破損を防止することができる。
【００３０】
可動板１２の動作の詳細については後述するが、このような可動板１２のシーソー動作によって、固定接点３１と可動接点２１とからなる接点装置が開閉する。このとき、一対の第１の固定接点３１１に第１の可動接点２１１が接触した状態で、共通端子３５０−第１端子３５１間が導通し、一対の第２の固定接点３１２に第２の可動接点２１２が接触した状態で、共通端子３５０−第２端子３５２間が導通する。つまり、本実施形態のマイクロリレー１は、共通端子３５０を第１端子３５１と第２端子３５２とのいずれかに接続する１入力２出力の所謂ｃ接点のリレーである。なお、接点台１２４，１２５は、可動板１２が平衡位置にある状態で両固定接点３１と両可動接点２１との間に所定のギャップが確保されるように、円形部１２２，１２３からの高さ寸法が設定される。
【００３１】
また、可動板１２の厚み方向における基板３０と対向する面（以下、「下面」という）には、磁性体材料からなる板状のアマチュア１４が取り付けられている。アマチュア１４は、たとえば軟鉄、電磁ステンレス、パーマロイ、４２アロイ、パーメンジュールなどからなり、電磁石装置で発生する磁束を通す磁路を形成し、電磁石装置と共に可動板１２をシーソー動作させる駆動装置を構成する。
【００３２】
具体的には、アマチュア１４は、板面が縦方向に長い長方形状に形成され、主板部１２０のうち第２の円形部１２２と第３の円形部１２３とを結ぶ直線上となる位置に配置されている。アマチュア１４は、縦方向に沿った中心線が、第２の円形部１２２の中心および第３の円形部１２３の中心を通り、且つ横方向に沿った中心線が、第１の円形部１２１の中心を通るように位置決めされる。なお、主板部１２０は、アマチュア１４がはみ出さないように、第２の円形部１２２と第３の円形部１２３とを結ぶ一辺から右方に拡幅された形に形成されている。
【００３３】
可動板１２には厚み方向に貫通する結合孔（図示せず）が形成されており、可動板１２の厚み方向におけるカバー側の面（以下、「上面」という）には、結合孔を通してアマチュア１４と接合される接合部材１５が設けられる。アマチュア１４は接合部材１５との間に可動板１２の一部を挟み込むことにより、可動板１２に対して固定される。
【００３４】
なお、可動板１２のシーソー動作が妨げられないように、可動板１２は、フレーム１１よりも薄く、且つアマチュア１４と基板（蓋板３２）３０との間に十分なギャップを確保できる厚み寸法に設定されている。また、カバーは、可動板１２との対向面に可動板１２との干渉を回避するための逃し凹所（図示せず）が形成されている。
【００３５】
電磁石装置は、コイルが巻回される中央片と、中央片の長手方向の各端部から同じ向きに突出する一対の脚片とからなるコ字状のヨーク（図示せず）を有し、各脚片の先端を蓋板３２側に向けて収納室３３に収納される。さらに、本実施形態では、電磁石装置は、中央片の長手方向の中央部の脚片と同じ側に配置された永久磁石（図示せず）を有している。この電磁石装置は、一方の脚片がアマチュア１４の縦方向の一端部に蓋板３２を挟んで対向し、他方の脚片がアマチュア１４の縦方向の他端部に蓋板３２を挟んで対向するように位置決めされている。
【００３６】
これにより、電磁石装置は、コイルの通電方向に応じていずれかの脚片にアマチュア１４を吸引し、可動板１２を傾ける。このとき、可動板１２は横方向に沿った中心線回りで回転し、第１の位置あるいは第２の位置に移動する。なお、本実施形態では電磁石装置が永久磁石を有しているので、コイルへの通電が停止しても、永久磁石とアマチュア１４とヨークとからなる閉磁路を通る磁束により、可動板１２の姿勢は維持される。つまり、本実施形態のマイクロリレー１は、共通端子３５０−第１端子３５１間と、共通端子３５０−第２端子３５２間とを交互に開閉させるラッチング型のリレーを構成する。ただし、マイクロリレー１は、ラッチング型のリレーに限らず、永久磁石は省略されていてもよい。
【００３７】
ところで、本実施形態のマイクロリレー１においては、可動板１２と基板３０との間に、基板３０の上面３００上に可動板１２を支持する２つの支点部２２１，２２２（以下、各々を区別しないときには「支点部２２」という）が設けられている。
【００３８】
支点部２２は、基板３０の上面３００に沿う断面が円形となる円柱状に形成されており、図１（ｃ）に示すように基板３０の上面３００に固定されている。ここで、第１の支点部２２１と第２の支点部２２２とは、可動板１２の下面における横方向に沿った中心線上に並んで配置されており、可動板１２が回転（シーソー動作）する際の支点となる。
【００３９】
これら第１の支点部２２１および第２の支点部２２２は、可動板１２の下面に設けられている第１の可動接点２１１、第２の可動接点２１２とは、基板３０の上面３００に沿う平面内で次のような位置関係にある。まず、第１の支点部２２１−第１の可動接点２１１間の距離Ｌ１１と、第２の支点部２２２−第１の可動接点２１１間の距離Ｌ２１とは互いに異なる（Ｌ１１≠Ｌ２１）。さらに、第１の支点部２２１−第１の可動接点２１１間の距離Ｌ１１は、両支点部２２１，２２２間の距離Ｌ０より大きい（Ｌ１１＞Ｌ０）。また、第２の可動接点２１２についても同様に、第１の支点部２２１−第２の可動接点２１２間の距離Ｌ１２と、第２の支点部２２２−第２の可動接点２１２間の距離Ｌ２２とは互いに異なる（Ｌ１２≠Ｌ２２）。さらに、第１の支点部２２１−第２の可動接点２１２間の距離Ｌ１２は、両支点部２２１，２２２間の距離Ｌ０より大きい（Ｌ１２＞Ｌ０）。
【００４０】
具体的に説明すると、第１の支点部２２１は第１の円形部１２１の下面に固定されており、第２の支点部２２２は主板部１２０の下面のうち第１〜第３の円形部１２１〜１２３を通る仮想円の中心となる位置に固定されている。つまり、第２の支点部２２２は、略正三角形状の主板部１２０の重心近傍に配置されている。したがって、第２の支点部２２２は、第１の円形部１２１に設けられた第１の支点部２２１と、第２の円形部１２２に設けられた第１の可動接点２１１と、第３の円形部１２３に設けられた第２の可動接点２１２とから略等距離に位置することになる。
【００４１】
言い換えれば、２つの支点部２２と第１の可動接点２１１とは、第２の支点部２２２を頂角とする二等辺三角形の各頂点に位置しており、第２の支点部２２２から等距離の位置に、第１の支点部２２１および第１の可動接点２１１が位置する（Ｌ０＝Ｌ２１）。同様に、２つの支点部２２と第２の可動接点２１２とは、第２の支点部２２２を頂角とする二等辺三角形の各頂点に位置しており、第２の支点部２２２から等距離の位置に、第１の支点部２２１および第２の可動接点２１２が位置する（Ｌ０＝Ｌ２２）。
【００４２】
ここで、両支点部２２および第１の可動接点２１１を頂点とする二等辺三角形の頂角の角度、つまり第１の支点部２２１−第２の支点部２２２間を結ぶ線分と、第２の支点部２２２−第１の可動接点２１１間を結ぶ線分との間の角度は９０度以上の鈍角である。また、両支点部２２および第２の可動接点２１２を頂点とする二等辺三角形の頂角の角度、つまり第１の支点部２２１−第２の支点部２２２間を結ぶ線分と、第２の支点部２２２−第２の可動接点２１２間を結ぶ線分との間の角度も９０度以上の鈍角である。本実施形態では、これらの二等辺三角形の頂角の角度は１２０度である。
【００４３】
さらに、支点部２２は、高さ寸法が基板３０の上面３００と主板部１２０の下面との間の間隔と同一であり、基板３０側の端面を基板３０の上面３００に当接させ、可動板１２側の端面を可動板１２の下面に当接させる。支点部２２は、可動板１２と基板３０との少なくとも一方に結合されていればよく、可動板１２と基板３０との両方に対して結合されていてもよい。なお、支点部２２は可動板１２あるいは基板３０と連続一体であってもよい。
【００４４】
このような位置に支点部２２が設けられたことにより、可動板１２は、第１および第２の両支点部２２１，２２２を支点として、横方向に沿った中心線回りでシーソー動作する。厳密には、可動板１２は、下面が支点部２２によって支持されているので、下面における横方向に沿った中心線回りでシーソー動作する。つまり、支点部２２は、可動板１２が平衡位置と第１の位置と第２の位置とのいずれの位置にある状態でも可動板１２を基板３０上に支持し、可動板１２のシーソー動作の支点として機能する。
【００４５】
次に、本実施形態のマイクロリレー１の可動板１２の詳細な動作について説明する。
【００４６】
可動板１２は、駆動装置によって駆動され、横方向に沿った中心線を中心に回転することにより、第１の位置と第２の位置との間でシーソー動作する。可動板１２は、このシーソー動作により、下面に設けられている可動接点２１を基板３０に設けられている固定接点３１に接離させる。そのため、可動板１２が第１の位置と第２の位置との中間である平衡位置にある状態では、第１の可動接点２１１と第２の可動接点２１２とはいずれも固定接点３１から離れており、可動板１２は２つの支点部２２のみによって基板３０上に支持される。
【００４７】
一方、可動板１２が第１の位置にあるときには、第１の可動接点２１１が第１の固定接点３１１に接触するので、可動板１２は２つの支点部２２と第１の可動接点２１１との３点で基板３０上に支持される。このように可動板１２が２つの支点部２２と第１の可動接点２１１との３点で基板３０上に支持された状態では、基板３０に対する可動板１２の傾きはこれら３点で定められる。ここで、第１の支点部２２１と第２の支点部２２２と第１の可動接点２１１との位置関係は、上述したように「Ｌ１１≠Ｌ２１」且つ「Ｌ１１＞Ｌ０」となる位置関係にあるので、可動板１２は安定して支持される。
【００４８】
すなわち、２つの支点部２２と第１の可動接点２１１とは、第１の支点部２２１−第１の可動接点２１１間の距離Ｌ１１が最長で、且つ第１の可動接点２１１から各支点部２２１，２２２までの距離Ｌ１１，Ｌ２１が互いに異なる三角形の頂点に位置している。可動板１２を支持する３点がこのように配置されることにより、第１の支点部２２１−第１の可動接点２１１間の間隔を大きく確保して可動板１２を安定して支持可能としながらも、縦方向の可動板１２の寸法を小さく抑えることができる。しかも、第１の可動接点２１１は一方の支点部（第２の支点部２２２）寄りに位置するので、第１の可動接点２１１を支点に可動板１２が横方向（支点部２２が並ぶ方向）に傾くことも抑制できる。
【００４９】
特に、本実施形態では、第２の支点部２２２から等距離の位置に、第１の支点部２２１および第１の可動接点２１１が位置するので、第２の支点部２２２を中心に２つの支点部２２と第１の可動接点２１１とで可動板１２をバランスよく支持できる利点がある。
【００５０】
また、可動板１２を支持する３点を頂点とした二等辺三角形の頂角の角度、つまり第２の支点部２２２に対応する頂角の角度は９０度以上、ここでは１２０度の鈍角である。そのため、第１の可動接点２１１は、横方向においては第１の支点部２２１、第２の支点部２２２との間の領域の外（第２の支点部２２２よりも右側）に位置することとなり、２つの支点部２２と共に可動板１２を特に横方向において安定して支持できる。
【００５１】
また、可動板１２が第２の位置にあるときには、第２の可動接点２１２が第２の固定接点３１２に接触するので、可動板１２は２つの支点部２２と第２の可動接点２１２との３点で基板上に支持される。このように可動板１２が２つの支点部２２と第２の可動接点２１２との３点で基板３０上に支持された状態では、基板３０に対する可動板１２の傾きはこれら３点で定められる。ここで、第１の支点部２２１と第２の支点部２２２と第２の可動接点２１２との位置関係は、上述したように「Ｌ１２≠Ｌ２２」且つ「Ｌ１２＞Ｌ０」となる位置関係にあるので、第２の位置においても第１の位置と同様に可動板１２は安定して支持される。
【００５２】
なお、平衡位置と第１の位置と第２の位置とのいずれの状態でも、可動板１２は支持ばね１３によってフレーム１１に支持されているが、支持ばね１３は可撓性を有するので、支持ばね１３のみでは可動板１２の位置は定まらない。つまり、可動板１２が支点部２２や可動接点２１によって基板３０上に支持されて始めて可動板１２の位置は定まることになる。
【００５３】
以上説明した本実施形態のマイクロリレー１によれば、可動板１２は２つの支点部２２を支点にシーソー動作し、可動接点２１を固定接点３１に接触させる位置においては、２つの支点部２２と可動接点２１との３点で基板３０上に安定して支持される。したがって、可動板１２は、可動接点２１を固定接点３１に接触させる位置において、シーソー動作の軸とは異なる軸回りで傾くことが抑制され、固定接点３１に対する可動接点２１の片当たりの発生を抑制できる。結果的に、可動接点２１は固定接点３１に対して安定して同じ面で接触することができ、接点の接触信頼性が向上するという利点がある。
【００５４】
なお、本実施形態のマイクロリレーは、駆動装置として電磁石装置を用いた電磁駆動型のリレーであるが、この構成に限らず、たとえば対向する電極間に駆動電圧を印加したときに生じる静電引力により可動板１２を駆動する静電駆動型のリレーであってもよい。
【００５５】
（実施形態２）
本実施形態のマイクロリレー１は、図３に示すように、基板３０に形成されている第１端子３５１と第３端子３５３との間、第２端子３５２と第４端子３５４との間を交互に導通させるように構成されている点が実施形態１のマイクロリレー１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付して説明を適宜省略する。
【００５６】
本実施形態では、実施形態１のマイクロリレー１の共通端子３５０に代えて、基板３０を厚み方向に貫通し内周面に導電膜が形成されたスルーホールからなる第３端子３５３および第４端子３５４が基板３０に形成されている。第３端子３５３と第４端子３５４とは、基板３０の横方向の右端寄りの位置に配置され、縦方向に並ぶように横方向の位置が揃えられている。さらに、第１端子３５１と第３端子３５３とは横方向に並ぶように縦方向の位置が揃えられており、第２端子３５２と第４端子３５４とは横方向に並ぶように縦方向の位置が揃えられている。
【００５７】
導体パターン３４は、第１端子３５１−第３端子３５３間、および第２端子３５２−第４端子３５４間の各々に独立した導電経路を形成するように基板３０の上面３００に引き回されている。第１端子３５１−第３端子３５３間の導電パターン３４は、一対の第１の固定接点３１１を含んでおり、第１の固定接点３１１間が非導通の状態では、第１端子３５１−第３端子３５３間の導電経路が分断される。また、第２端子３５２−第４端子３５４間の導体パターン３４は、一対の第２の固定接点３１２を含んでおり、第２の固定接点３１２間が非導通の状態では、第２端子３５２−第４端子３５４間の導電経路が分断される。
【００５８】
以上説明した本実施形態のマイクロリレー１によれば、一対の第１の固定接点３１１に第１の可動接点２１１が接触した状態で、第１端子３５１−第３端子３５３間が導通し、一対の第２の固定接点３１２に第２の可動接点２１２が接触した状態で、第２端子３５２−第４端子３５４間が導通する。つまり、本実施形態のマイクロリレー１は、可動板１２のシーソー動作に伴い、互いに独立した第１端子３５１−第３端子３５３間と、第２端子３５２−第４端子３５４間とを交互に切り替えて接続する２入力２出力のリレーを構成する。
【符号の説明】
【００５９】
１ マイクロリレー
１２ 可動板
２１，２１１，２１２ 可動接点
２２ 支点部
３０ 基板
３１，３１１，３１２ 固定接点
２２１ 第１の支点部
２２２ 第２の支点部
３００ 上面（一表面）
３５０ 共通端子
３５１ 第１端子
３５２ 第２端子
３５３ 第３端子
３５４ 第４端子
Ｌ０，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２ 距離
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一表面に固定接点が設けられた基板と、前記基板の前記一表面に沿って配置され、前記固定接点と対向する位置に可動接点が設けられた板状の可動板と、前記基板と前記可動板との間に設けられ前記可動板を前記基板の前記一表面上に支持する２つの支点部と、前記可動接点が前記固定接点に対して接離するように、前記２つの前記支点部を結ぶ直線回りで前記支点部を支点として前記可動板を回転させる駆動装置とを備え、
前記可動板は、前記可動接点を前記固定接点に接触させた状態で、第１の支点部および第２の支点部からなる前記２つの前記支点部と前記可動接点との３点で前記基板上に支持され、
前記可動接点は、前記可動板における前記基板との対向面において、前記第１の支点部までの距離と前記第２の支点部までの距離とが互いに異なり、且つ、前記第１の支点部までの距離が前記２つの前記支点部間の距離よりも大きくなる位置に配置されていることを特徴とするマイクロリレー。
【請求項２】
前記可動接点は、前記第２の支点部までの距離が前記２つの前記支点部間の距離と同一になる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロリレー。
【請求項３】
前記可動板は、前記一表面に沿う平面内で前記２つの支点部を結ぶ直線を対称軸とする線対称に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロリレー。
【請求項４】
前記第１の支点部および前記第２の支点部間を結ぶ線分と、前記第２の支点部および前記可動接点間を結ぶ線分との間の角度が９０度以上となる位置に、前記可動接点が配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のマイクロリレー。
【請求項５】
前記可動接点は、前記可動板における前記基板との対向面において、前記２つの前記支点部を結ぶ直線を挟んで反対側に位置する第１の可動接点および第２の可動接点からなり、前記固定接点は、前記基板の前記一表面において、前記第１の可動接点に対向する部位に位置する一対の第１の固定接点と、前記第２の可動接点に対向する部位に位置する一対の第２の固定接点とからなり、
前記一対の前記第１の固定接点は、前記基板に設けられた共通端子と第１端子との間に接続され、前記第１の可動接点が接触した状態で前記共通端子と前記第１端子との間に導電経路を形成し、
前記一対の前記第２の固定接点は、前記基板に設けられた前記共通端子と第２端子との間に接続され、前記第２の可動接点が接触した状態で前記共通端子と前記第２端子との間に導電経路を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のマイクロリレー。
【請求項６】
前記可動接点は、前記可動板における前記基板との対向面において、前記２つの前記支点部を結ぶ直線を挟んで反対側に位置する第１の可動接点および第２の可動接点からなり、前記固定接点は、前記基板の前記一表面において、前記第１の可動接点に対向する部位に位置する一対の第１の固定接点と、前記第２の可動接点に対向する部位に位置する一対の第２の固定接点とからなり、
前記一対の前記第１の固定接点は、前記基板に設けられた第１端子と第３端子との間に接続され、前記第１の可動接点が接触した状態で前記第１端子と前記第３端子との間に導電経路を形成し、
前記一対の前記第２の固定接点は、前記基板に設けられた第２端子と第４端子との間に接続され、前記第２の可動接点が接触した状態で前記第２端子と前記第４端子との間に導電経路を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のマイクロリレー。
【請求項１】
一表面に固定接点が設けられた基板と、前記基板の前記一表面に沿って配置され、前記固定接点と対向する位置に可動接点が設けられた板状の可動板と、前記基板と前記可動板との間に設けられ前記可動板を前記基板の前記一表面上に支持する２つの支点部と、前記可動接点が前記固定接点に対して接離するように、前記２つの前記支点部を結ぶ直線回りで前記支点部を支点として前記可動板を回転させる駆動装置とを備え、
前記可動板は、前記可動接点を前記固定接点に接触させた状態で、第１の支点部および第２の支点部からなる前記２つの前記支点部と前記可動接点との３点で前記基板上に支持され、
前記可動接点は、前記可動板における前記基板との対向面において、前記第１の支点部までの距離と前記第２の支点部までの距離とが互いに異なり、且つ、前記第１の支点部までの距離が前記２つの前記支点部間の距離よりも大きくなる位置に配置されていることを特徴とするマイクロリレー。
【請求項２】
前記可動接点は、前記第２の支点部までの距離が前記２つの前記支点部間の距離と同一になる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロリレー。
【請求項３】
前記可動板は、前記一表面に沿う平面内で前記２つの支点部を結ぶ直線を対称軸とする線対称に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマイクロリレー。
【請求項４】
前記第１の支点部および前記第２の支点部間を結ぶ線分と、前記第２の支点部および前記可動接点間を結ぶ線分との間の角度が９０度以上となる位置に、前記可動接点が配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のマイクロリレー。
【請求項５】
前記可動接点は、前記可動板における前記基板との対向面において、前記２つの前記支点部を結ぶ直線を挟んで反対側に位置する第１の可動接点および第２の可動接点からなり、前記固定接点は、前記基板の前記一表面において、前記第１の可動接点に対向する部位に位置する一対の第１の固定接点と、前記第２の可動接点に対向する部位に位置する一対の第２の固定接点とからなり、
前記一対の前記第１の固定接点は、前記基板に設けられた共通端子と第１端子との間に接続され、前記第１の可動接点が接触した状態で前記共通端子と前記第１端子との間に導電経路を形成し、
前記一対の前記第２の固定接点は、前記基板に設けられた前記共通端子と第２端子との間に接続され、前記第２の可動接点が接触した状態で前記共通端子と前記第２端子との間に導電経路を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のマイクロリレー。
【請求項６】
前記可動接点は、前記可動板における前記基板との対向面において、前記２つの前記支点部を結ぶ直線を挟んで反対側に位置する第１の可動接点および第２の可動接点からなり、前記固定接点は、前記基板の前記一表面において、前記第１の可動接点に対向する部位に位置する一対の第１の固定接点と、前記第２の可動接点に対向する部位に位置する一対の第２の固定接点とからなり、
前記一対の前記第１の固定接点は、前記基板に設けられた第１端子と第３端子との間に接続され、前記第１の可動接点が接触した状態で前記第１端子と前記第３端子との間に導電経路を形成し、
前記一対の前記第２の固定接点は、前記基板に設けられた第２端子と第４端子との間に接続され、前記第２の可動接点が接触した状態で前記第２端子と前記第４端子との間に導電経路を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のマイクロリレー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２１６２９８（Ｐ２０１２−２１６２９８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７９０３０（Ｐ２０１１−７９０３０）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
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